Cauruļveida ultrafiltrācijas membrānas ir membrānas tehnoloģija, kas zem spiediena izmanto membrānas selektīvo caurlaidību un mehānisko sijāšanas darbību, lai panāktu efektīvu dažāda lieluma daļiņu komponentu atdalīšanu šķīdumā. Tās darbības pamatprincips ir atšķirība starp membrānas poru izmēru un sastāvdaļu daļiņu izmēru padeves šķīdumā. Pateicoties unikālajam cauruļveida plūsmas kanāla dizainam, tiek izveidots šķērsplūsmas -filtrēšanas režīms, lai novērstu piesārņojumu un uzturētu stabilu plūsmu.
No atdalīšanas mehānisma viedokļa cauruļveida ultrafiltrācijas membrānas atdalīšanas slānim ir vienāds poru izmērs, kas svārstās no nanometriem līdz mikrometriem, parasti diapazonā no 2 līdz 100 nanometriem, kas atbilst aptuveni 1000–500 000 daltonu molekulmasas robežai. Kad padeves šķīdums plūst cauri membrānas caurules iekšējai vai ārējai sienai zem noteikta spiediena (parasti 0,1–0,5 MPa), ūdens molekulas un mazas -molekulas, kas ir mazākas par membrānas poru izmēru, var iekļūt caur membrānas slāni permeāta pusē, veidojot attīrītu permeātu. Tikmēr suspendētās daļiņas, koloīdi, baktērijas, olbaltumvielas, polisaharīdi utt., kas ir lielākas par membrānas poru izmēru, tiek aizturētas membrānā un izvadītas aksiāli pa membrānas cauruli kopā ar koncentrātu. Šis process būtībā ir fiziska sijāšana, ko vēl vairāk pastiprina uzlādētu daļiņu elektrostatiskā atgrūšana ar membrānas virsmas lādiņu, tādējādi uzlabojot atdalīšanas precizitāti.
Cauruļveida plūsmas kanāla dizains ir būtisks atbalsts tā darbības principam. Atšķirībā no kompaktajām membrānām, piemēram, dobu šķiedru membrānām, cauruļveida membrānās kā nesējs tiek izmantotas porainas atbalsta caurules, kuru diametrs svārstās no vairākiem milimetriem līdz desmitiem milimetru, radot liela -ātruma šķērsplūsma- padeves šķīdumam caurules iekšpusē vai ārpusē. Šis šķērsplūsmas modelis nodrošina, ka lielākā daļa padeves šķīduma plūst nepārtraukti paralēli membrānas virsmai, tikai nelielam šķidruma daudzumam cauri membrānas slānim, kas efektīvi samazina membrānas robežslāni un pazemina koncentrācijas polarizāciju un izšķīdušo vielu nogulsnēšanās ātrumu uz membrānas virsmas. Tikmēr plašie plūsmas kanāli samazina daļiņu aizsērēšanas risku. Pat ar augstu suspendēto daļiņu vai augstas-viskozitātes padeves šķīdumiem, turbulentā beršana saglabā membrānas virsmas tīrību, kas ir atslēga tās izcilajai pretapaugšanas spējai salīdzinājumā ar citām konfigurācijām.
During operation, the coordinated control of pressure, flow rate, and temperature directly affects operational efficiency. Appropriately increasing pressure can increase flux, but excessive pressure will exacerbate membrane fouling and energy consumption. Maintaining a sufficiently high cross-flow velocity (typically >2 m/s) ir ļoti svarīgi, lai novērstu piesārņojumu. Mērena karsēšana var samazināt padeves viskozitāti un uzlabot masas pārneses efektivitāti, taču tā ir jākontrolē membrānas materiāla temperatūras pretestības diapazonā.
Rezumējot, cauruļveida ultrafiltrācijas membrānas, izmantojot "spiediena{0}}vadāmu-poru lieluma sijāšanas-šķērsplūsmas- piesārņojuma slāpēšanas" sinerģisko mehānismu, nodrošina efektīvu komplekso padeves šķīdumu nodzidrināšanu, koncentrēšanu un frakcionēšanu. Tās darbības princips atbilst membrānas atdalīšanas pamatprincipiem, savukārt tā strukturālā inovācija pārvar tradicionālās membrānas tehnoloģijas ierobežojumus pretapaugšanas un pielāgošanās darbības apstākļiem, padarot to par uzticamu risinājumu sarežģītiem šķidruma atdalīšanas uzdevumiem.
